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让植物逆生长 LED植物灯有多神奇

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发布日期: 2018-10-18 来源; 作者;
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植物照明,近年来照明行业越来越火的一个词汇。作为植物生长的人工光源,LED 植物照明的发展与植物工厂的商业化息息相关。近年来,得益于植物工厂商业化加速,国内 LED 植物照明快速发展。在去年的光亚展和双创周上都出现了“植物工厂+”的概念产品,并得到了广大参展商的关注。

如今,植物照明广泛应用于植物工厂、植物景观以及育种照明三个领域,而目前最主要的市场是植物工厂。在植物工厂中,万物生长靠灯光,只需要弄清楚不同植物对水、光、肥的需要,就可以定制生长条件,打破它的地域性、季节性限制,只要温度、光照等因素合适,冬吃西瓜夏吃柿,也是完全没问题滴。

什么是 LED?

LED 是发光二级管(Light Emitting Diode)的英文缩写,属于半导体器件,1962 年 LED 开始应用,1993 年以前,LED 只有红光、绿光、黄光器件,主要用作指示灯,1993 年蓝光 LED 实现了工业化生产,四元素红光 LED 与蓝光 LED 应用在植物种植中逐渐得到发展,LED 应用在照明领域称之为半导体固态照明 SSL(Solid State Lighting),LED 应用在植物种植称之为植物人工辐射源 PARS(LED Plant Artificial Radiation Sources)。

LED 用于植物种植具有以下特点:

1、可以制造出不同波长组合的人工辐射源。

2、电功率到辐射功率的转换效率高。

3、LED 属于冷光源,发出的光无热辐射。

4、单面发光方式,光辐射利用率最高。

5、辐射量的输出可以通过驱动电流调节。

6、辐射量衰减率低,平均寿命达3万小时以上。

7、耗电功率低,种植成本低。

8、可以低压直流驱动,可以实现数字化规模控制。

9、可以方便接入太阳能、风能供电系统。

10、LED 器件的生产工艺不会造成环境污染。

11、产品造价高,初始投入大。

用于植物光合作用的 LED 光谱图

对于植物灯的研制,我们依据的是太阳辐射与植物光合作用的体系进行的。所以,对于 LED 光源也需要从 LED 的光谱分析开始

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1:各种波长的 LED 的光谱图

1 LED 植物灯常用的波长的光谱图,可以看出,每种波长的光谱中,波形单一平滑,无其他杂波,波形态与植物光合作用的峰值波长形态接近,可以提供多波段的组合。

 

针对不同的植物,按照其吸收光谱的特性,把这些不同波长的 LED 按比例组合在一起,形成多波段的人工辐射源,波长的组合和辐射量大小与植物品种有关,不同波长的 LED 辐射能量与 LED 本身的辐射特性有关,LED 辐射效率与封装厂的品质有关,需要专业仪器进行物理分析才能确定配比组合。

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2LED 植物灯与色素光谱图对比关系

2 LED 植物灯的光谱对比图,从图中可以看出,LED 植物灯的光谱图与植物色素吸收光谱形态接近,但 LED 植物灯不能仿制色素吸收光谱图,需要参考莫克利曲线与科学实验得出。

 

LED 植物灯的一些技术需求

对于 LED 植物灯的关键技术是结构散热和二次光学设计这里,只是介绍我们设计植物灯的技术支撑。

目前灯具散热技术已较为成熟,灯具内的散热支架可以配备反射杯和透镜,实现多种光学输出角度,同时,还具备防静电能力,使产品寿命得到根本保证。图3是各种光输出角度的散热支架。

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3:各种光输出角度的散热支架

辐射效率方面,在反射杯的反射面涂有特殊的反射涂层大大提高了光的输出效率,同时,通过光学设计的手法,使得反射中心与边缘的光强度趋于均匀化,辐射面的辐射均匀度得到极大的改善。如图4所示,合理的光学设计生成最适合植物生长的配光曲线。

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4:二次光学设计

在产品应用评估方面,一般在产品研制前,都需要通过仿真技术来做仿真模拟,预先分析产品应用的光分布数据与效果。图5是这些分析的图示。

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5:设计效果的工业仿真技术

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:仿真与产品应用

植物人工辐射源最终设计目标是实现低能耗且高效率的植物种植,因此,植物灯设计相比照明产品设计过程要复杂很多,首先需要了解种植工艺的要求,温室应用需要测试种植环境的 DLI,植物灯的光谱形态与二次光学设计需要专业设计,植物灯的设计依赖设计经验与技术支撑能力。

目前,植物灯的光谱设计的光质与光量均属于企业相对保密的内容,所以,具体的光质与光量与应用这里没有过多的叙述,可以有这样的共识:企业需要面向市场去盈利,要有技术服务与技术能力,植物灯光谱很容易被破解,但技术服务与技术能力不在破解范畴,只有自身具备优秀的技术,市场营销才能有保证。植物灯在种植工艺里仅仅是条件之一,并非唯一,植物灯只有符合种植工艺的要求,才能发挥最佳的效果。

      本文章来源于网络


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